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重载交通下等级路路基工作区深度的研究

赵官胜  
【摘要】: 在平原区,由于受土地资源的严重制约,等级公路路基标高普遍偏低,路基填高一般在1m左右,甚至更低。近年来,随着高速公路超载、超限车辆治理力度的不断加大,造成等级公路的重载交通问题日益严重。本文通过大量调研等级路路面结构病害特征及进行室内三轴试验,表明等级路路面结构的破坏主要与路基支撑强度不足及重载作用密切相关,从而引起路面结构出现严重的反射裂缝及道路车辙。而路基强度不足主要由于两个原因造成,一是路基标高普遍偏低,地基也处于一定的受力状态;二是路基长期处于周围水环境影响下造成强度衰减严重。因此,研究重载交通条件下路基工作区深度及相应的工程防治措施,对提高等级路道路结构使用寿命具有十分重要的工程和现实意义。 为了揭示低路基标高对路面结构受力特征造成的不利影响,针对传统半刚性路面结构和现行路基压实标准进行了有限元计算分析。结果表明,在重载条件下,路基工作区深度可达天然地基以下3~5m,这使相当大一部分地基处于较大的受力状态。因此,在重载交通的循环往复作用下,必然会引起很大的不均匀沉降变形,对等级路的薄路面结构形式的受力非常不利,引起路面结构的早期破损。 为了改进等级路路面结构设计方法,有必要确定合理的工作区深度,但目前常用的工作区深度公式过于概化而难以准确确定。因此,本文基于结构安定理论,提出将路基工作区深度划分为弹性、弹性安定及塑性安定的划分模式。基于该方法,分析了不同交通轴载时的路基工作区深度和累积沉降变形规律,结果表明,在重载交通条件下,路基和地基未经过特殊处治时,路基的工作区深度达4m以上,同时,路基累积沉降变形达30cm以上。 为了提高路基承载力、减小路基工作区深度和累积沉降变形量,研究了不同地基、路基处治方法对路基工作区深度及路基累积沉降变形的影响规律,结果表明,仅提高地基压实度虽然可较好的减小路面结构层底弯拉应力,但会造成路基的不均匀沉降变形量增大;而通过对路基进行掺灰处治,且同时在2m深度范围内提高地基压实度,可同时达到减小路基不均匀沉降变形、改善路面结构层受力特征的双重效果。


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